五轴球头铣削加工表面三维形貌分析

基于五轴球头铣削加工过程中刀具偏离对工件表面形貌产生的影响,提出一种五轴球头铣削加工表面形貌预测和粗糙度分析模型。该模型结合铣削工艺参数如切削槽数量、进给速度、切削深度以及偏心率和刀具径向跳动产生的影响对表面形貌和粗糙度参数质量(平均粗糙度和均方根粗糙度)进行预测,同时模拟加工中刀具引导角和倾斜角对加工表面质量的影响。最后通过在不同切削条件下进行五轴球头铣削试验,验证了所提出的表面形貌预测模型的有效性。     

细长轴车削表面粗糙度实验与分析

为了明确加工状态及切削参数对细长轴类零件切削表面粗糙度的影响规律，通过刀具切削刃与工件表面形貌的几何映射关系，推导轴向截面的轮廓曲线方程，得出不同切削参数下的理论表面粗糙度值；对比分析不同加工状态、切削参数下细长轴切削表面粗糙度数据。结果表明：稳定切削时，细长轴工件的振动以主轴转频及其倍频为主，加工表面粗糙度受进给量影响最大，粗糙度随进给量的增大而增大，工件刚度较大时理论粗糙度与实测结果误差较小；当颤振发生时，工件振动信号中出现与其固有频率接近的高频振动成分，此时粗糙度理论预测结果与实测结果误差较大。理论模型中应充分融合工艺系统的振动信息，可进一步提高预测模型的精度与适用范围。     

数控车削45调质钢粗糙度影响因素研究

以加工表面粗糙度与切削用量的关系为研究对象,采用单因素试验方法,利用硬质合金刀具对45调质钢进行湿式车削试验,测量得到选定参数条件下的加工表面粗糙度值,对试验结果进行分析。结果表明:在试验采用的切削参数范围内,表面粗糙度随进给量的增加而近似成线性增加;背吃刀量从0.05 mm增加到0.10 mm时,表面粗糙度减小,从0.10mm到0.20 mm时,表面粗糙度增加;切削速度从500 r/min到1 000 r/min时,加工表面粗糙度呈减小趋势,从1 000r/min到1 400 r/min时出现略为增加的趋势;该研究对实际加工45调质钢具有一定的指导意义,也可为合理选择切削用量提供理论参考。     

淬硬钢的导电加热切削实验研究

采用导电加热切削方法对淬硬GCr15轴承钢进行切削试验,分析这种加工方法的可行性,研究了切削量对表面粗糙度的影响规律。研究结果表明：导电加热切削能有效切削淬硬钢,显著降低表面粗糙度值;在较优的切削用量下,表面粗糙度可达到Ra0.25μm。     

机械加工刀具的成分设计与切削性能研究

对比分析了陶瓷刀具和聚晶立方氮化硼刀具在不同切削加工参数下的硬态切削表面性能,并分析了刀具表面的磨损形貌特征。结果表明,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度都随着切削速度和后刀面磨损程度的增加而降低;随着进给量的增加,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度逐渐上升;切削深度对刀具表面粗糙度的影响不大。CBN刀具的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

基于旋转超声振动的氧化锆陶瓷小孔磨削加工质量研究

针对陶瓷材料小孔加工质量较差以及加工成本较高等问题,设计一种基于旋转超声辅助的氧化锆陶瓷小孔磨削加工工艺。首先分析旋转超声加工原理,然后在超声振动条件下利用金刚石刀具对氧化锆陶瓷小孔进行单因素磨削加工试验,并对小孔的内壁进行形貌分析和粗糙度检测,最后研究主轴转速、超声功率以及进给速度对小孔表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:与普通磨削方式相比,在旋转超声辅助加工条件下,小孔表面质量和残余应力都得到较大改善,当超声功率达到300 W时,加工后的小孔表面粗糙度下降了52%,加工精度明显提高。      

漂珠/镁合金可溶复合材料切削加工表面粗糙度及其预测模型

为研究漂珠/镁合金可溶复合材料的切削加工质量,采用正交试验法对漂珠/镁合金可溶复合材料进行了不同切削参数下的切削加工试验。研究结果表明:进给量对切削加工表面粗糙度影响最大,其次是切削深度,切削速度影响最小;试样表面微观形貌呈平行沟槽状,且其深度和宽度随粗糙度的增大而增大;进给量通过影响试样表面相邻锯齿峰之间的宽度影响试样表面粗糙度;运用回归分析法建立了漂珠/镁合金可溶复合材料切削加工表面粗糙度预测模型,并通过方差分析和实验验证表明模型拟合良好,可以实现对复合材料切削加工表面粗糙度的预测和控制。     

Si3N4陶瓷轴承套圈端面磨削实验及表面质量分析

目的 确定加工氮化硅陶瓷轴承套圈端面的最优磨削加工参数,并构建表面粗糙度的预测模型.方法 首先,使用双端面磨床对氮化硅陶瓷轴承套圈进行多组单因素实验,实验设置的2个变量分别为砂轮转速和砂轮进给速度,并对两变量分别设置4个加工参数水平,以分析砂轮进给速度和砂轮转速对加工后表面质量的影响;再利用MATLAB中的工具箱,构建表面粗糙度预测模型.结果 通过实验得到最优的加工参数(砂轮转速为1400 r/min,砂轮进给速度为200μm/min),最优的表面粗糙度达到0.0827μm,符合工程中对高精度全陶瓷轴承端面的质量要求.建立了预测模型,并对该预测模型进行了优化,优化后的预测模型较实际测量的表面粗糙度Ra绝对值最小的相对误差为–0.56％,预测值与实际测量的表面粗糙度值的最大误差为0.0113μm.结论 表面粗糙度与砂轮转速和砂轮进给速度呈负相关,从实验结果与预测模型中可以看出,随着砂轮转速和砂轮进给速度的提高,表面粗糙度呈下降趋势.磨削氮化硅陶瓷轴承套圈的端面时,适当提高砂轮转速和砂轮进给速度有助于降低表面粗糙度,提高表面质量.     

高强铝合金干式切削加工参数多目标优化

为了研究航空铝合金在绝对干式切削条件下的切削参数对表面质量的影响规律并据此选择合理的切削用量,采用正交试验法对7075-T6铝合金进行了车削试验并对试验数据进行处理,得到表面粗糙度、表面残余应力关于切削三要素的多元非线性回归模型。在此基础上,以表面去除率、表面残余应力和表面粗糙度为优化目标,切削三要素为优化对象,基于遗传算法进行多目标优化,并绘制出Pareto前沿。根据实际加工需求,从优化解集中选择最优工艺参数。结果表明：表面粗糙度和表面残余应力均与表面去除率成反比关系;进给量和切削速度是影响表面粗糙度和表面残余应力的主要参数;仅在进给量最小的状态下,切削深度的增加会产生较大的表面残余拉应力。     

纵扭复合超声端面铣削表面微结构建模与试验研究

目的 对纵扭复合超声端面铣削加工表面微结构进行预测,以优化加工参数。方法 对纵扭复合超声端面铣削进行运动学分析,并在其基础上建立三维运动轨迹方程。对刀尖轨迹仿真,且研究该运动方式下的加工特性。通过对切削刃和工件离散化建立纵扭复合超声端面铣削表面微结构理论模型,并利用MATLAB进行三维表面仿真。对TC4钛合金进行超声振动切削试验。结果 理论仿真和切削试验结果均表明超声纵扭端面铣削时,随振幅的增加,由振动引起的表面微观结构特征愈加明显。扭纵幅值比增大时,加工表面微观结构凹坑效应弱化,At/Al=0.55时,加工表面呈条形片状微观结构。振动频率和主轴转速会影响表面微观结构单元的疏密程度。结论 加工表面微结构的生成与振动频率、振幅、扭纵复制比、切削速度等加工参数相关,铣削实验得到的加工表面变化趋势与表面理论模型吻合,该表面模型能够优化超声加工参数。     

滑动齿套拨叉槽的立方氮化硼刀具切削工艺试验研究

为了确定硬态切削代替磨削加工滑动齿套拨叉槽时各参数对其表面质量的影响,采用立方氮化硼刀具对20CrMnTi棒料进行切削,利用正交试验法对加工表面粗糙度进行了直观分析和方差分析,得出切削速度、进给量、背吃刀量对拨叉槽表面粗糙度的影响规律,并给出拨叉槽加工时合理的切削用量;同时也对加工过程中刀具的磨损进行分析,为滑动齿套拨叉槽的立方氮化硼切削工艺参数的选取提供了依据。     

液体磁性磨具光整加工氧化锆陶瓷试验研究

为解决氧化锆陶瓷难加工、加工效率低、表面质量差的问题,采用液体磁性磨具光整加工技术对氧化锆陶瓷进行加工.通过配置不同磨料的液体磁性磨具对氧化锆零件进行光整加工,研究磨料种类对加工效果的影响.通过设计单因素试验,研究加工时间、工件转速、磁感应强度和轴向运动速度等主要工艺参数对氧化锆陶瓷表面粗糙度Ra和材料去除率MRR的影...     

氧化锆陶瓷大抛光模磁流变抛光试验研究

目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。     

预测数控加工表面粗糙度的解析模型研究

解析模型是基于刀具切削刃包络面形成的原理来研究零件表面形貌的形成.在解析模型的基础上研究球头刀铣削过程的零件表面生成机理、分析影响加工表面粗糙度大小的因素以及表面粗糙度的趋势,进而预测表面粗糙度,有助于数控加工条件的最优化.本文利用计算机图形学算法进行建模,该模型能够仿真已加工表面轮廓的形成和表面形貌的可视化、预测表面粗糙度和评估加工过程参数的合理性.     

基于田口法的TN60刀具加工件表面质量影响因素的研究

TN60金属陶瓷刀具具有硬度高、耐磨好、摩擦系数低和抗热变形能力强等特点。为了研究此材料刀具加工零件成型表面质量,运用Minitab软件设计了三个切削加工试验,分别从切削参数、刀具参数和切削液浓度三个方面对成型表面粗糙度的影响进行分析。试验1表明,切削参数在v_C=442.112 m/min、f=0.08 mm/r、a_p=0.2 mm时,加工零件成型表面粗糙度值最低为R_a=0.902μm;试验2表明,采用试验1粗糙度值最低的切削参数,刀具参数刀尖角ε_r=60°、刀尖圆弧半径r=0.8 mm时,加工零件成型表面粗糙度值最低为R_a=0.6μm;试验3表明,采用前两个试验表面粗糙度值最低的切削参数和刀具参数,切削液浓度在12.5%时,加工零件成型表面粗糙度值最低为R_a=0.522μm。优化切削参数和刀具参数并合理使用切削液,TN60刀具可以实现以车代磨对零件进行精加工。     

工程陶瓷精密加工的新方法

本文对工程陶瓷精密加工进行了系统的研究。根据大量的试验结果,分析了影响表面粗糙度的主要因素。当采用最佳切削参数时,可获得Rz0.074～0.068um的表面粗糙度。     

钛合金铣削刀具的磨损对工件表面沿主轴方向粗糙度的影响

采用硬质合金立铣刀对Ti6Al4V进行高速铣削正交试验,将新刀具所加工的工件表面粗糙度和后刀面磨损至0.05 mm左右时的刀具所加工出来的工件表面粗糙度值进行对比分析,研究磨损后的刀具对工件表面粗糙度的影响。利用粗糙度仪对工件表面粗糙度进行测量,使用超景深显微镜对加工后的工件表面形貌以及刀具磨损情况进行观察,并利用测力仪测量铣削加工过程中刀具产生的铣削力。结果表明:当刀具后刀面磨损至0.05 mm时,其切削参数对工件表面的粗糙度影响大小与刀具崭新时的不一样,这是由于刀具的磨损导致在加工时刀具发生了振颤,从而影响到了工件沿机床主轴方向的粗糙度使其粗糙度增大。     

基于减小表面粗糙度的铝合金薄壁件切削参数优化

以某铝合金薄壁件为对象,研究通过优化切削用量三要素(切削深度、进给量、切削速度)提高表面粗糙度的方法。针对薄壁件的半精加工和精加工阶段,根据经验切削参数分别设计了16组和25组车削试验,并测量了与之对应的薄壁件表面粗糙度。根据试验结果,建立了表面粗糙度与切削用量三要素之间的关系,并求解出使表面粗糙度最小的切削参数。使用优化后的参数进行车削加工,缺陷率和废品率分别由16.03%和14.23%降至11.25%和7.5%,优化后的切削参数显著提高了薄壁件的合格率。     

高速硬车削表面微观形貌形成机理的研究

提出了一种建立高速硬车削表面微观形貌几何模型的新方法,考虑了刀具几何参数、切削用量和振动对已加工表面特性的影响.通过仿真分析及试验研究,揭示了诸因素对已加工表面粗糙度的影响规律,证明了利用所建立的表面微观形貌几何模型,能够预测高速硬车削加工将要获得的表面粗糙度.     

钛合金TA7铣削加工特性研究

TA7钛合金高强度和低热导率的特点使其成为典型的难加工材料。为了研究钛合金TA7的铣削加工特性,开展了钛合金TA7铣削实验,研究切削参数对TA7切削特性的影响规律。基于MINITAB分别建立了切削力、表面粗糙度与切削参数的回归模型,并分析了切削力、表面粗糙度、残余应力与切削参数的响应关系,揭示了切削参数对切削力时域和频域信号、已加工表面形貌与残余应力影响规律。